理论教育 靶板贯穿模型分析与优化

靶板贯穿模型分析与优化

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:弹头贯穿靶板时间指从弹头刚穿过靶板到弹丸全部穿过的时间,此阶段弹丸受力状态如图1.27所示。一般情况下,冲击屈服极限比静态屈服极限要大25%,弹丸上的正压力为0.625σs,此时σs就是静力载荷下靶板屈服极限。若弹头部母线形状已知,即可求出弹头贯穿靶板过程中的任一瞬时速度v。若弹丸继续侵彻,考虑到弹头部已经全部穿过靶板,在此阶段,弹丸仅有圆柱部与靶板接触,则弹丸作用力仅为摩擦力。

靶板贯穿模型分析与优化

弹头侵彻靶板结束时,x=h′0。弹头贯穿靶板时间指从弹头刚穿过靶板到弹丸全部穿过的时间,此阶段弹丸受力状态如图1.27所示。

图1.27 弹头贯穿靶板过程受力分析

在M点周围选取一微元,表面积为dσ、母线斜度为α。微元受到正面压力N和摩擦力F=fvN作用,fv为速度v时摩擦系数。微元阻力dFa可表述为

弹丸受到的合阻力Fa

式中,σ为弹丸头部和靶板接触的表面积。

靶板可等效为屈服极限为σs的大平板,当弹丸侵入靶板后,弹丸周围材料达到屈服极限,则作用在弹丸表面的正压力为σs/2。需要指出的是,该处的屈服极限为冲击载荷下的材料屈服极限。一般情况下,冲击屈服极限比静态屈服极限要大25%,弹丸上的正压力为0.625σs,此时σs就是静力载荷下靶板屈服极限。摩擦系数fv=0.8f0,因此阻力Fa可表述为

由图1.27,可得如下关系:

另外

式中,y1、y2为弹丸母线与靶板平面相交处的两个纵坐标;A为弹丸母线、轴线与靶板平面所包围的面积。若已知弹丸卵形母线方程,则(www.daowen.com)

对阻力方程进行积分:

瞬时速度v2可表述为

式中,v1为弹头侵彻阶段的弹丸速度。

若弹头部母线形状已知,即可求出弹头贯穿靶板过程中的任一瞬时速度v。弹丸所受轴向阻力Fa可表述为

Fa=πσs{0.625[f(x+h′02-f(x)2]}+f0[g(x+h′0)-g(x)](1.99)

当侵彻距离x=H时,所求出的速度值v2即为该阶段结束时弹丸速度。若v2=0,此时初始碰撞速度v0即为弹丸穿透钢靶的最小速度;若v2<0,表明在该阶段弹丸已经停止侵彻;若v2>0,表明弹丸将继续侵彻。

若弹丸继续侵彻,考虑到弹头部已经全部穿过靶板,在此阶段,弹丸仅有圆柱部与靶板接触,则弹丸作用力仅为摩擦力。弹丸瞬时速度v3

此阶段作用于弹丸的阻力Fa可表述为

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